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2017年美国智能电网系统报告(下)

发布时间:2017-10-27 07:37内容来源:新电力网 点击:

4.2 分布式能源的整合正在改造配电系统

日益严重的环境问题和技术价格的降低导致分布式能源(DERs)被越来越多地采用,包括分布式发电(如屋顶太阳能和热电联产)、电动汽车及能量存储。分布式能源在美国发电量的比重非常小,但在未来十年中,其安装规模和速度将有所增加(2017年EPRI),特别是在政策和可持续性配额制鼓励的地区。

补贴、退税、税收优惠和融资激励机制也促进了分布式能源的利用。降低成本和地方奖励政策使光伏(PV)太阳能电池板在2013年增加了41%,到2013年底达到了12100MW的装机容量(SEIA2017年)。在2013年,非公用事业(基于客户)太阳能电池板装机容量为1904MW(2017年SEIA),零售电源的系统成本对一些消费者很有竞争力(EPRI2017年)。

分布式能源通过更快、更好地控制电网运行,使多变的、间歇发电资源整合到一起,同时保持了较高的可靠性。未来电网在新的市场成员和具有分布式能源的第三方电力生产商之间呈现出复杂的关系,这需要实时优化管理。

分布式能源技术正在以不同的速度被各个区域接受。普及率高的州如加利福尼亚州、亚利桑那州、新泽西州和夏威夷(EPRI2017年)都在一线积极应对挑战,对不同资源进行有效整合。例如,在亚利桑那州,净计量电价法律通过为太阳能业主提供支持带动了屋顶太阳能的发展,但造成的后果是公共事业的税收减少。由于屋顶太阳能用户越来越多,亚利桑那公共服务公司(配电公共事业机构)称,非太阳能用户现在不得不承受较高的用电成本来维持电网—每个太阳能系统安装费用多达1000美元,因为这些费用都计入到度(kWh)中。为了缓解这种交叉补贴的问题,亚利桑那公司委员会在2013年11月规定,新客户在签署太阳能安装合同时,除了使用的电功以外,新电力,每月还需缴纳0.70美元/千瓦的固定费用(太阳能系统的额定功率为kW或MW)(ACC案卷2013)。

此外,越来越多的可提供可变功率的可再生能源并入电网,像屋顶太阳能,可能需要储能系统来有效地平衡发电和需求量的快速变化。例如,2013年10月,加州公共事业委员会(CPUC)为三个投资者拥有的电站设立的目标是在2017年前达到1325MW的储能目标。CPUC目标是优化电网(包括峰值还原和升级推迟)、整合可再生能源、减少温室气体排放,以满足加州的目标(CPUC2013年)。

针对分布式能源的整合,客户和新的第三方供应商参与电力生产和管理,期望从配电系统开始变换运营方式。由于用电客户和第三方商家更多地参与发电和智能管理,电网技术的发展、商业模式和管理法规的演变将需要协调(GTM Research2013年)。

4.3 巨大的变化需要新的商业模式、先进的系统设计和长远的规划

展望未来,商业模式必须考虑市场新成员从消费者变成生产者。此外,配电所扮演的角色也在不断变化:从供应商到分布式发电和能源资源的高度协调者。传统公共事业的商业模式可能会受到收益减少、成本增加、低盈利潜力的威胁(EEI2013)。监管机构可能需要考虑新的费率结构(例如,针对能源消费情况对所有客户和传统的容量率采用混合费率),确定如何才能最好地回收智能电网的实施成本,同时在用户和第三方商家中公平分配电网管理和维护的费用。

为有效地整合数以千计的新设备和市场参与者,整个电网电力公司需要具有复杂的通信和IT技术的先进控制系统,使供给和需求达到稳定、可靠和最佳平衡的状态。有效地整合这些资源,需要更复杂的智能电网,它可以在高度分布式能源和负荷之间随时管理电流,同时保持高标准的可靠性和恢复力。可能需要一个能源框架—其中公用事业、消费者和其他市场参与者可以找出最好的技术、配置和系统设计,优化功率流和地区市场的金融交易,同时系统保持更高的稳定性和效率(GWAC2013)。

长期的投资策略,可以考虑优化技术和资产部署,从而协调可靠性、效率、经济性和环保目标的利益竞争。长期投资策略可以更好地调整公用事业、监管部门、消费者、供应商、以及州/地方政府的期望,减少不确定性。新的国家战略可能出现长期规划,考虑对智能电网综合部署和现代化电网业绩的预期。例如,马萨诸塞州公共事业部门(DPU)已经提出,每个配电公司开发并提交给DPU一个电网现代化的10年战略计划:(1)减少停电影响;(2)优化需求量;(3)整合分散的资源;(4)提高员工素质和资产管理(马萨诸塞州,2013年)。要实现这些目标,需要一个协调战略来平衡对最佳电网设计的竞争。

结 论

这份报告的目的是显示电力系统进入了一段潜在的变革。智能电网技术以不同的速度在美国全国范围内的部署,这很大程度上依赖于公用事业机构、州和各级地方政府。美国复苏与再投资法案基金为部署提供了有力的激励,现在可以很容易看到其可靠性、效率、以及消费者融入度都有了提高。产业界已与研究人员和标准化组织合作,推动网络安全实践和应对互操作性挑战。现在新部署的智能电网技术提供信息流,推进公用事业运营和业务流程,同时吸引住宅、商业和工业用户参与用电管理,甚至生产的过程中。

随着可并入电网的可再生能源和分布式能源量的增加,颠覆性的挑战即将来临—这需要一个日益智能化的高级电网。然而,公用事业机构在部署新的信息管理和控制系统时,互操作性和系统集成的挑战将会持续。技术成本和收益仍待确定,这将继续限制部署的决定。这份报告通过概述这些挑战,可以帮助利益相关方做出决策。其中许多是长久性的挑战,我们将在2017年的智能电网系统报告再次提出。短期内,促进未来电网现代化将需要决策者考虑技术选择、成本回收机制和投资规划周期,以确保达到清洁、经济、可靠、安全的电力输送目标。(全文完)

编译:工业和信息化部国际经济技术合作中心 宋晓明

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